1.1. TIPOS DE MADEIRA DE CONSTRUÇÃO - DIMENSÕES COMERCIAIS.

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1 1. MADEIRAS DE CONSTRUÇÃO 1.1. TIPOS DE MADEIRA DE CONSTRUÇÃO - DIMENSÕES COMERCIAIS. Ao projetar uma estrutura e maeira eve-se ter em mente a viabiliae e sua execução, assim é imprescinível conhecer os tipos e maeiras que poem ser encontraos no comércio bem como as imensões oferecias. As maeiras utilizaas nas construções, seguno PFEIL (1978), poem ser classificaas em: Maeiras maciças Maeira bruta ou roliça Maeira falquejaa Maeira serraa Maeiras inustrializaas Maeira laminaa Maeira compensaa Maeira aglomeraa colaa pregaa colaa e pregaa 1.. MADEIRA BRUTA OU ROLIÇA. A maeira bruta ou roliça é empregaa na forma e troncos, em geral apenas escascaos, é muito utilizaa em cimbramentos, escoramentos, estaqueamentos, em construções rústicas e mais recentemente em pontes e maeira. As figura 01 e 0 apresentam algumas estas aplicações. FIG. 01 Exemplos e aplicações e maeira bruta ou roliça. 1

2 FIG. 0 Outros exemplos e aplicações e maeira bruta ou roliça. Seguno a ABNT (1997), as peças e seção circular poem ser calculaas como e seção quaraa e área equivalente. As peças roliças e iâmetro variável (em forma e tronco e cone) são comparaas, para efeito e cálculo, a uma peça cilínrica e iâmetro igual ao iâmetro situao a um terço o comprimento a partir a seção mais elgaa, ese que não ultrapasse a uma vez e meia o iâmetro nessa extremiae (NBR-7190/97 - item 7..8). FIG. 03 Peça roliça e iâmetro variável. Assim, uma peça na forma e tronco e cone, eve ser calculaa como cilínrica com o seguinte iâmetro: máx min = min +, ese que, 1,5. min 3 One: máx = maior iâmetro a peça (iâmetro a base); min = menor iâmetro a peça (iâmetro o topo); = iâmetro e cálculo.

3 HELLMEISTER (1978) estuou a composição e postes e Eucalipto Citrioora, com compensação os iâmetros, para formar vigas e grane resistência à flexão, com o objetivo e aplicar na construção e pontes e maeira. Os estuos e HELLMEISTER (1978) levaram-no a concluir sobre a possibiliae e utilização e vigas compostas por, 3, 4, 6 ou 8 postes, soliarizaos por conectores metálicos, conhecios por anéis metálicos, ese que se reuzisse o momento e inércia a seção composta resultante, por um fator e reução, conforme inica a tabela 01. O momento e inércia e cálculo eve ser obtio como segue: I = α. I ef r th One: I ef = momento e inércia efetivo (e cálculo); I th = momento e inércia teórico, a seção composta, central; α r = fator e reução o momento e inércia. TAB. 01 FATOR DE REDUÇÃO DO MOMENTO DE INÉRCIA DE VIGAS COMPOSTAS POR POSTES. SEÇÃO UTILIZADA FATOR DE REDUÇÃO, α r 0,80 0,60 0,40 3

4 FIG. 04 Soliarização os postes por conectores (anéis) metálicos MADEIRA FALQUEJADA. A maeira falquejaa tem as faces laterais aparaas a machao ou enxó, poeno formar seções maciças, quaraas ou retangulares, e granes imensões. A maeira falquejaa é muito utilizaa em escoramentos, estaqueamentos, construções rústicas e pontes e maeira. A seção e uma peça e maeira falquejaa epene o menor iâmetro a tora e origem. Duas seções são importantes: a seção que prouz menor pera, e em conseqüência maior área a seção transversal, e a seção que prouz máximo momento e inércia. A primeira é e interesse nos problemas e tração e compressão e a seguna nos problemas e flexão SEÇÃO QUE PRODUZ MÁXIMA ÁREA DE SEÇÃO TRANSVERSAL (A). A = b. h = b + h h = b FIG. 05 Seção e uma peça e maeira falquejaa. 4

5 Se A = b. h é máxima, então A = b.h também é máxima. Substituino-se h na expressão e A, obtém-se: A = b 4 ( b ) = b.. b Da conição e máximo, primeira erivaa nula, obtém-se: A b =. b. 4. b 3 = 0 b =. b = Substituino-se b na expressão e h, obtém-se: h = b h = h =. Portanto a seção que prouz menor pera, e em conseqüência maior área a seção transversal, é o quarao e laos: One:. b = h = b = largura a seção transversal a peça e maeira falquejaa; h = altura a seção transversal a peça e maeira falquejaa; = menor iâmetro a tora e origem SEÇÃO QUE PRODUZ MÁXIMO MOMENTO DE INÉRCIA (I). b. h I = 1 3 = b + h b = h FIG. 06 Seção e uma peça e maeira falquejaa. 5

6 3 b. h Se I = é máximo, então 1 I, obtém-se: I b. h = ( h ). 6 b. h I = também é máximo. Substituino-se b na expressão e h h =. h = Da conição e máximo, primeira erivaa nula, obtém-se: I h 6.. h = h 5. h =. ( h ) = 0 h 3. = 4. 3 h = Substituino-se h na expressão e b, obtém-se: 3. b = h b = b = b = 4 4 Portanto a seção que prouz máximo momento e inércia é o retângulo e laos:. 3 h = e b = One: b = largura a seção transversal a peça e maeira falquejaa; h = altura a seção transversal a peça e maeira falquejaa; = menor iâmetro a tora e origem. As peças e maeira falquejaa, ou mesmo e maeira serraa, também poem ser soliarizaas por conectores (anéis) metálicos formano vigas e grane resistência a flexão. Seguno a ABNT (1997), o momento e inércia efetivo (e cálculo) eve ser obtio como segue (NBR item 7.7.5): I = α. I ef r th One: I ef = Momento e Inércia e cálculo; I th = Momento e Inércia, teórico, a seção composta; α r = Fator e reução o Momento e Inércia. 6

7 TAB. 0 FATOR DE REDUÇÃO DO MOMENTO DE INÉRCIA DE VIGAS COMPOSTAS POR PEÇAS DE SEÇÃO RETANGULAR OU QUADRADA. SEÇÃO UTILIZADA FATOR DE REDUÇÃO, α r 0,85 0, MADEIRA SERRADA A maeira serraa é o prouto estrutural e maeira mais comum entre nós. O tronco é cortao nas serrarias, em imensões paronizaas para o comércio, passano, em seguia, por um períoo e secagem. O esobramento o tronco, nas serrarias, seguem, em geral, um os esquemas apresentaos nas figuras 07 e 08. Vantagens: ε r,i Deformação específica, na ireção i, urante a retração. Maior aproveitamento a maeira; Maior renimento no esobro (maior rapiez); Maior economia. Desvantagens: Maiores os problemas e rachauras e empenamentos, urante a secagem. FIG. 07 Desobramento o tronco em pranchas paralelas. 7

8 ε r,i Deformação específica, na ireção i, urante a retração. Vantagens: Melhor a qualiae a maeira, quanto aos problemas e secagem; Praticamente não ocorrem empenamentos e é o único esobramento aceito para uso em aeronaves; Maeira consegue melhor preço no mercao. Desvantagens: Desobro lento e oneroso; Exige um número muito grane e manobras na serra e fita; Menor aproveitamento a maeira; Menor economia. FIG. 08 Desobramento raial o tronco. O comprimento as peças, e maeira serraa, epene o comprimento a tora e origem, que é limitao por problemas e transporte e manejo, ficano, em geral, na faixa e 4,00 a 6,00 m. As imensões a seção transversal, por sua vez, são efinias pelas serrarias, com base na traição o mercao e no melhor aproveitamento os toros, apesar e existir legislação a respeito, a PB-5 (Maeira serraa e beneficiaa - Paronização Brasileira). A tabela 03, apresenta as imensões as seções transversais, seguno a PB-5 e o comércio e Cuiabá e Várzea Grane (levantamento e 1979) e a tabela 04 outras imensões seguno a PB-5. 8

9 TAB. 03 MADEIRA SERRADA, DIMENSÕES COMERCIAIS. NOMENCLATURA UTILIZADA PRANCHÃO VIGAS CAIBROS SARRAFOS TÁBUAS RIPAS DIMENSÕES DA SEÇÃO TRANSVERSAL EM cm x cm Seguno a PB-5 * Dimensões encontraas em Cuiabá e Várzea Grane - MT. Encontraa nas serrarias 15,0 x 3,0 3,0 x 30,0* 10,0 x 0,0 4,0 x 0,0 até 4,0 x 40,0* 7,5 x 3,0 6,0 x 15,0 até 6,0 x 30,0* 9,0 x 30,0* 15,0 x 15,0* 5,0 x 16,0* 7,5 x 15,0 6,0 x 1,0 (vigota)* 7,5 x 11,5 6,0 x 15,0* 5,0 x 0,0 6,0 x 16,0 (vigota)* 5,0 x 15,0 10,0 x 10,0* 1,0 x 1,0* 0,0 x 0,0* 5,0 x 5,0* 5,0 x 30,0* 7,5 x 7,5 8,0 x 8,0* 7,5 x 5,0 6,0 x 6,0* 5,0 x 7,0 5,0 x 6,0* 3,8 x 7,5,0 x 10,0, x 7,5,5 x 5,0 (ripão)* 3,0 x 1,0* 3,0 x 16,0*,5 x 3,0* 1, x 10,0,5 x 15,0* 1, x 30,0,5 x 11,5*,3 x 3,0,5 x 10,0 até,5 x 30,0* 3,0 x 10,0 até 3,0 x 30,0* 1, x 5,0 1,0 x 5,0* 1,5 x 5,0*,0 x 5,0 9

10 TAB. 04 OUTRAS DIMENSÕES, SEGUNDO A PB-5 NOMENCLATURA SEÇÃO TRANSVERSAL cm x cm SOALHO,0 x 10,0 FORRO 1,0 x 10,0 BATENTES 4,5 x 14,5 RODAPÉ 1,5 x 15,0 (Alto) 1,5 x 10,0 (Baixo) TACOS,0 x,1 As peças e maeira serraa, seguno a ABNT (1997), poem compor peças e seção caixão, I ou T (ver figura 09), soliarizaas por ligações rígias pregaas. Nestes casos, seguno a ABNT (1997), o imensionamento eve ser feito como se a peça fosse maciça com (NBR item 7.7.): n A ef = A i i= 1 e I = α. I ef r th One: A ef = área efetiva (e cálculo); A i = área o elemento i: n = número e elementos, que compõem a peça seção; I ef = momento e inércia e cálculo; I th = momento e inércia, teórico, a seção composta; α r = fator e reução o momento e inércia, efinio como segue: para seções T α r = 0, 95 para seções I ou caixão α = 0, 85 r FIG. 09 Seções caixão, I e T 10

11 1.5. MADEIRA LAMINADA MADEIRA LAMINADA COLADA A maeira laminaa colaa é o prouto estrutural e maeira mais importante nos países inustrializaos. A maeira é selecionaa e cortaa na forma e tábuas com espessura e 1,5 cm ou mais, que são colaas sob pressão, formano granes vigas e maeira, em geral e seção retangular. FIG.10 Seção e uma viga e maeira laminaa colaa MADEIRA LAMINADA COLADA E PREGADA A maeira laminaa colaa e pregaa é mais comum entre nós, por evitar a colagem sob pressão, que só é viável em inústrias. Consta e montar a viga colano-se as tábuas entre si e preganose em seguia. Os pregos têm a função e manter a geometria a peça enquanto ocorre a secagem a cola. A maeira laminaa colaa e pregaa tem a resistência muito próxima a maeira laminaa colaa, e tem a vantagem e poer ser montaa "in loco", o que a torna muito utilizaa na construção e arcos e maeira para cobertura. FIG. 11 Seção e uma viga e maeira laminaa colaa e pregaa MADEIRA LAMINADA PREGADA A utilização e maeira laminaa apenas pregaa não é recomenaa, pois a umiae e as substâncias químicas, epositaas em seu interior urante sua formação, atacam o arame os pregos, causano um fenômeno conhecio por "stress nail", que ficam "folgaos" e soltam-se facilmente. 11

12 PRECAUÇÕES NECESSÁRIAS AO UTILIZAR MADEIRA LAMINADA a) Resistência a ligação colaa Seguno a ABNT (1997) as ligações colaas só evem ser empregaas em juntas longituinais e peças e maeira laminaa colaa. As peças evem ser previamente secas, ao ar ou em estufa, e a resistência a ligação colaa eve ser no mínimo igual a resistência ao cisalhamento a maeira (NBR 7190/97 item 8.1.3). Atenias estas recomenações o cálculo e uma peça e maeira laminaa é igual a e uma peça e maeira maciça e mesmas imensões. A fabricação e elementos estruturais e maeira laminaa colaa, seguno a ABNT (1997), eve ser conuzia em conições e controle inustrial (NBR-7190/97 item 10.4.). Entenese, por este ispositivo, que a utilização e maeira laminaa colaa e pregaa, aina muito utilizaa nas regiões istantes os centros proutores, não é amparaa pela legislação. b) Compensação e emenas longituinais Para vigas, e maeira laminaa, cujo comprimento é superior ao as tábuas, isto é, maior o que 6,00 m, existirão emenas longituinais entre as tábuas, o que, evientemente enfraquece a seção. Para compensar este enfraquecimento são aotaas, construtivamente, uas ações: Desencontram-se as emenas longituinais, e moo a que se evitar mais e uma emena longituinal em caa seção. A ABNT (1997) entene como emenas pertencentes à mesma seção as que estiverem contias em um comprimento menor ou igual à altura a viga. Deve-se manter aina, nas lâminas ajacentes (e espessura t), um afastamento mínimo equivalente a vinte e cinco vezes a espessura as lâminas (5.t), mas superior a altura a viga (NBR 7190/ item 7.7.4). Utiliza-se uma tábua (ou linha e tábuas) a mais o que o recomenao pelo cálculo. Esta ação complementa a anterior, que procura limitar a existência e emenas longituinais a apenas uma por seção, substituino esta emena com nova tábua (ou linha e tábuas). OBS.: Esta recomenação consiera a emena longituinal, entre as lâminas, menos eficiente (emena e topo). Uma vez que a ABNT (1997), recomena uma reução a seção resistente a lâmina, em função o tipo e emena, aa por (NBR 7190/ item 7.7.4): A = α. A re r ef One: A re = área a seção resistente e uma lâmina; A ef = área efetiva a seção transversal e uma lâmina, e α r = coeficiente e reução, efinio como: Emenas entaas (finger joints) α r = 0,90 Emenas em cunha (inclinação 1:10) α r = 0,85 Emenas e topo α r = 0,00 1

13 1.6. MADEIRA COMPENSADA A maeira compensaa é formaa pela colagem sob pressão, em inústrias, e três ou mais laminas e espessura entre 1 e 5 mm, alternano-se a ireção as fibras em ângulo reto. Os compensaos, em geral, são utilizaos como portas, armários, ivisórias e etc., raramente em estruturas e maeira. São comercializaos com espessura variável e 3 mm a 30 mm, ou mais, e em folhas e 1,10 m x,0 m; 1,60 m x,0 m; e outras MADEIRA AGLOMERADA A maeira aglomeraa é formaa pela colagem sob pressão, em inústrias, e pequenos peaços e maeira (cavacos). Os aglomeraos têm sua utilização limitaa às portas, aos armários e às ivisórias, nunca em estruturas e maeira. São comercializaos com espessura variável e em folhas e 1,5 m x,75 m;,00 m x,75 m; e outras EXERCÍCIOS PROPOSTOS Seja uma peça e maeira bruta com 4,00 m e comprimento, 30 cm e iâmetro na base e 5 cm e iâmetro no topo. Para o cálculo e uma viga fletia, a que peça se eve associar a peça e maeira bruta escrita acima? Qual o momento e inércia efetivo e uma viga composta por ois postes, com 5 cm e iâmetro méio (central), soliarizaos por anéis metálicos (figura 1)? FIG. 1 Viga composta por ois postes (exercício 1.8.1) Qual a seção mais aequaa e uma peça e maeira falquejaa, extraía e um toro e 4,00 m e comprimento e 5 cm e iâmetro mínimo, para ser utilizaa em um pilar comprimia? 13

14 Qual a seção mais aequaa e uma peça e maeira falquejaa, extraía e um toro e 4,00 m e comprimento e 30 cm e iâmetro mínimo, para ser utilizaa em uma viga fletia? Qual o momento e inércia efetivo e uma viga composta por uas peças e maeira serraa, e seção 0 cm x 0 cm, soliarizaas por anéis metálicos (figura 13)? FIG. 13 Viga composta por uas peças e maeira serraa (exercício 1.8.5) Obtenha a área efetiva e o momento e inércia efetivo as seções esquematizaas na figura 14, e vigas compostas soliarizaas rigiamente por pregos. FIG. 14 Seções transversais e viga compostas pregaas (exercício 1.8.6) Durante o cálculo e uma viga fletia e maeira laminaa, com 7,00 m e comprimento e composta por tábuas e seção,5 cm x 30 cm, se obteve uma altura necessária e 51 cm (com 30 cm e largura). Com que altura mínima eve ser construía esta viga? Apresente uma solução para a isposição as emenas longituinais (se existirem). 14

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